JP2018135854A - Control device of cooling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の冷却装置に適用される、冷却装置の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a cooling device applied to a cooling device for an internal combustion engine.
たとえば下記特許文献1には、シリンダブロックおよびシリンダヘッド内の冷却水の通路である内側通路と、それらの外部の外側通路とによって形成されるループ経路内の冷却水を循環させるメインポンプ(メインウォータポンプ)に加えて、サブポンプ(サブウォータポンプ)を備えるものが記載されている。ここで、サブウォータポンプは、シリンダブロックを通らず、シリンダヘッドとヒータとの間のショートループ経路内の冷却水を循環させる。また、同文献には、内燃機関の冷間時においては、メインウォータポンプを駆動しサブウォータポンプを停止させることが記載されている(図4)。 For example, the following Patent Document 1 discloses a main pump (main water) that circulates cooling water in a loop path formed by an inner passage that is a cooling water passage in a cylinder block and a cylinder head and an outer passage outside thereof. In addition to the pump), a sub-pump (sub-water pump) is described. Here, the sub-water pump circulates the cooling water in the short loop path between the cylinder head and the heater without passing through the cylinder block. Further, this document describes that when the internal combustion engine is cold, the main water pump is driven and the sub-water pump is stopped (FIG. 4).
ところで、上記のように、冷間時において、メインウォータポンプを駆動する場合、シリンダブロックおよびシリンダヘッド内の冷却水が上記ループ経路を循環することから、内燃機関の暖機が遅れるおそれがある。 By the way, as described above, when the main water pump is driven in the cold state, the cooling water in the cylinder block and the cylinder head circulates in the loop path.
上記課題を解決すべく、メインウォータポンプが設けられて且つシリンダブロックおよびシリンダヘッドを貫通する冷却水の経路であるメインループ経路と、内燃機関の外部において排熱回収器、ヒータおよびサブウォータポンプが設けられた前記冷却水の経路であるサブループ経路と、を備える冷却装置に適用され、前記メインループ経路は、前記内燃機関の外部においてラジエータおよびサーモスタットを通過する第1経路と、前記ラジエータおよび前記サーモスタットを迂回して且つ前記サブループ経路の一部を含む第2経路とに分岐しており、前記サブループ経路には、前記ヒータを迂回して前記サブウォータポンプおよび前記排熱回収器を含むショートループ経路を閉ループとする迂回経路が設けられ、当該迂回経路には該迂回経路を開閉する切替弁が設けられ、前記内燃機関の温度が所定温度以下であることを条件に、前記メインウォータポンプを停止させる停止処理と、前記内燃機関の温度が前記所定温度以下であって前記サブウォータポンプが駆動状態であるときに、前記切替弁の閉弁状態における前記冷却水の温度の上昇速度と前記切替弁の開弁状態における前記冷却水の温度の上昇速度との差と閾値との大小比較に基づき、前記サーモスタットの開固着異常の有無を判定する判定処理と、を実行する。 In order to solve the above problems, a main loop path which is a cooling water path provided with a main water pump and penetrating the cylinder block and the cylinder head, and an exhaust heat recovery device, a heater and a sub water pump outside the internal combustion engine are provided. And a sub-loop path that is a path of the cooling water provided. The main loop path passes through a radiator and a thermostat outside the internal combustion engine, and the radiator and the thermostat. Branching to a second path that includes a part of the sub-loop path, and the sub-loop path bypasses the heater and includes the sub-water pump and the exhaust heat recovery device. Is provided as a closed loop, and the detour path includes the detour path. A stop valve that stops the main water pump on the condition that the temperature of the internal combustion engine is equal to or lower than a predetermined temperature, and the temperature of the internal combustion engine is equal to or lower than the predetermined temperature. When the sub-water pump is in a driving state, a difference between a rising rate of the temperature of the cooling water in the closed state of the switching valve and a rising rate of the temperature of the cooling water in the opened state of the switching valve, and a threshold value And a determination process for determining whether or not there is an abnormality in the open adhesion of the thermostat.
上記構成では、停止処理によって、内燃機関の温度が所定温度以下であることを条件に、メインウォータポンプを停止状態とするために、内燃機関を極力早期に暖機することができる。 In the above configuration, the internal combustion engine can be warmed up as soon as possible in order to bring the main water pump into the stopped state by the stop process on condition that the temperature of the internal combustion engine is equal to or lower than the predetermined temperature.
ただし、その場合、停止処理中においては、たとえサーモスタットに開固着異常が生じていたとしても、サーモスタットの開固着異常時と正常時との温度の上昇速度の相違に基づき開固着異常の有無を判定することは困難である。ここで、サブウォータポンプを駆動する場合、サーモスタットに開固着異常が生じているなら、サブウォータポンプによって引き起こされる冷却水の流れによって、サーモスタットを介してラジエータにある程度の冷却水が循環し得る。しかし、サーモスタットの開固着異常に起因した冷却水の温度の上昇速度は、開固着異常以外の外乱の影響と識別しにくいおそれがある。そこで上記構成では、切替弁が閉弁状態であるときの冷却水の温度の上昇速度と開弁状態であるときの上昇速度との相違に着目する。この相違には、サーモスタットの開固着異常の有無の影響が含まれることから、この相違を閾値との大小比較によって判定することにより、サーモスタットの異常の有無を判定することができる。 However, in that case, even if there is an open sticking abnormality in the thermostat during the stop process, the presence or absence of the open sticking abnormality is determined based on the difference in temperature rise rate between when the thermostat is open and normal. It is difficult to do. Here, when driving the sub-water pump, if there is an open fixing abnormality in the thermostat, a certain amount of cooling water can be circulated to the radiator via the thermostat by the flow of the cooling water caused by the sub-water pump. However, there is a possibility that the temperature increase rate of the cooling water caused by the abnormal opening and fixing of the thermostat is difficult to distinguish from the influence of disturbances other than the abnormal opening and fixing. Therefore, in the above configuration, attention is paid to the difference between the rising speed of the temperature of the cooling water when the switching valve is closed and the rising speed when the switching valve is open. Since this difference includes the effect of the presence or absence of an open fixing abnormality of the thermostat, the presence or absence of an abnormality of the thermostat can be determined by determining this difference by comparing the difference with a threshold value.
以下、冷却装置の制御装置にかかる一実施形態について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of a control device for a cooling device will be described with reference to the drawings.
図1に示す内燃機関10は、シリンダブロック12およびシリンダヘッド14を備えている。シリンダブロック12には、冷却水の通路である内側通路16が形成されており、シリンダヘッド14には、冷却水の通路である内側通路17,18,19が接続されている。内側通路17,18,19は、内側通路16に接続されている。
An
内側通路16には、外側通路20が接続されており、内側通路19には、外側通路22が接続されている。外側通路20には、電動式のメインウォータポンプ21が設けられており、外側通路22には、ラジエータ24およびサーモスタット26が設けられている。そして、外側通路20、内側通路16,19および外側通路22によってループ経路が形成されている。
An
内側通路17には、外側通路30が接続されており、外側通路30には、内燃機関10の排気の熱を冷却水に回収する排熱回収器32が設けられている。そして、外側通路20、内側通路16,17、および外側通路30によって、ループ経路が形成されている。
An
外側通路30には、外側通路34が接続されており、外側通路34には、電動式のサブウォータポンプ36と、ヒータ39と、が設けられている。そして、外側通路30,34によって、サブウォータポンプ36、ヒータ39および排熱回収器32を通過するループ経路が形成されている。
An
また、外側通路30,34には、ヒータ39を迂回する迂回経路37が接続されている。そして、迂回経路37には、迂回経路37を開閉する電子制御式の切替弁38が設けられている。
Further, a bypass path 37 that bypasses the
内側通路18には、外側通路40が接続されており、外側通路40には、EGRクーラ42が設けられている。外側通路40は、外側通路30に接続されている。これにより、内側通路17,18と、外側通路40,30とによって、EGRクーラ42および排熱回収器32を通過するループ経路が形成されている。
An
外側通路30には、外側通路44が接続されている。外側通路44には、EGRバルブ46や、スロットルボディ48が設けられている。そして、外側通路30,44によって、EGRバルブ46およびスロットルボディ48の付近と、排熱回収器32とを通過するループ経路が形成されている。
An
制御装置60は、内燃機関10の制御量としての冷却水の温度を制御すべく、メインウォータポンプ21や、サブウォータポンプ36、切替弁38を操作する。この際、制御装置60は、温度センサ50によって検出される外側通路22への出口EX側の冷却水の温度(水温THWe)や、温度センサ52によって検出される排熱回収器32内の冷却水の温度(水温THWx)を参照する。制御装置60は、CPU62、ROM64および電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ66を備えている。そして、制御装置60は、ROM64に記憶されたプログラムをCPU62が実行することにより、冷却水の温度を制御する。
The
CPU62は、IG信号が入力されることにより内燃機関10を始動した後であっても、水温THWeが所定温度Tth以下であることを条件に、メインウォータポンプ21を停止させる。これは、内燃機関10の暖機を促進することを狙ったものである。CPU62は、メインウォータポンプ21の停止中に、ヒータ39や、EGRクーラ42、EGRバルブ46、スロットルボディ48等のデバイスの暖機要求が生じる場合、サブウォータポンプ36のみを駆動して必要な熱量が確保できるのであれば、サブウォータポンプ36のみを駆動する。なお、CPU62は、水温THWeが所定温度Tth以下であっても、水温THWxと水温THWeとの差が規定値を超える場合には、メインウォータポンプ21を駆動する。これは、水温THWeが所定温度Tthを超えた後、サーモスタット26の開弁温度に達した際に、サーモスタット26が開弁状態と閉弁状態とを繰り返すハンチング現象が生じることを抑制するためのものである。すなわち、水温THWeが所定温度Tthを超えることによりメインウォータポンプ21の駆動を開始した時点において水温THWxが水温THWeに対して過度に低い場合には、その後、サーモスタット26の開弁温度に達した後においてもサーモスタット26に流入する冷却水の温度が上昇した後低下する事態が生じうる。そしてこれにより、サーモスタット26の上記ハンチング現象が生じるおそれがある。なお、水温THWxと水温THWeとの差が規定値を超える場合にメインウォータポンプ21を駆動する処理は、水温THWeの上昇過程において、メインウォータポンプ21を間欠駆動する結果となる傾向がある。
Even after the
また、CPU62は、切替弁38を通常は閉弁状態とするものの、サブウォータポンプ36に異常が生じる場合、切替弁38を開弁状態とする。これは、メインウォータポンプ21を駆動することによって、排熱回収器32によって受熱された高温の冷却水をサブウォータポンプ36よりも圧損が小さい迂回経路37を介してヒータ39を通過させ、ヒータ39に熱を与えるためのものである。CPU62は、さらに、切替弁38をサーモスタット26の開固着異常の判定処理に利用する。
Further, the
図2に、上記判定に関する処理の手順を示す。図2に示す処理は、ROM64に記憶されたプログラムをCPU62がたとえば所定周期で繰り返し実行することにより実現される。
FIG. 2 shows the procedure of the process relating to the determination. The processing shown in FIG. 2 is realized by the
図2に示す一連の処理において、CPU62は、まず切替弁38を開閉操作することによるサーモスタット26の開固着異常診断の実行要求があるか否かを判定する(S10)。ここで、実行要求があると判定する条件は、水温THWeが所定温度Tth以下である旨の条件や、内燃機関10の始動後、サーモスタット26の開固着異常の診断処理が未だ実行されていない旨の条件、サブウォータポンプ36が正常である旨の条件が含まれる。CPU62は、実行要求があると判定する場合(S10:YES)、サブウォータポンプ36を駆動する(S12)。なお、ヒータ39等の暖機要求に応じてすでにサブウォータポンプ36を駆動している場合には、S12の処理は、駆動を継続する処理となる。
In the series of processes shown in FIG. 2, the
次にCPU62は、所定期間における水温THWxの上昇量ΔTcを計測する(S14)。この処理は、切替弁38が閉弁状態であるときの水温THWxの上昇速度を計測する処理である。次に、CPU62は、切替弁38を開弁する(S16)。そしてCPU62は、所定期間における水温THWxの上昇量ΔToを計測する(S18)。この処理は、切替弁38が開弁状態であるときの水温THWxの上昇速度を計測する処理である。CPU62は、S18の処理が完了する場合、切替弁38を閉弁状態に戻す(S20)。
Next, the
次にCPU62は、S18の処理によって計測した上昇量ΔToからS14の処理において計測した上昇量ΔTcを減算した値が閾値Δthよりも小さいか否かを判定する(S22)。この処理は、サーモスタット26の開固着異常が生じているか否かを判定する処理である。
Next, the
図3(a)に、サーモスタット26の開固着異常が生じていないときにおいて、切替弁38が開弁状態であるときの水温THWxの推移を曲線foにて示すとともに、切替弁38が閉弁状態であるときの水温THWxの推移を曲線fcにて示す。なお時刻t1は、内燃機関10の始動タイミングである。図3(a)に示すように、切替弁38が開弁状態であるときには、閉弁状態であるときよりも水温THWxが早期に上昇する。これは、切替弁38が開弁状態である場合、サブウォータポンプ36から吐出された冷却水の大部分は、迂回経路37を通過して排熱回収器32を通過し、サブウォータポンプ36に吸入されることとなるためである。すなわち、この場合、切替弁38を開弁させる場合と比較して、ヒータ39を通過する冷却水の流量が少量となるため、排熱回収器32にて受熱された冷却水の、ヒータ39における放熱量が少なくなるためである。
FIG. 3 (a) shows the transition of the water temperature THWx when the switching
図3(b)に、サーモスタット26の開固着異常が生じているときにおいて、切替弁38が開弁状態であるときの水温THWxの推移を曲線foにて示すとともに、切替弁38が閉弁状態であるときの水温THWxの推移を曲線fcにて示す。図3(b)に示すように、サーモスタット26の開固着異常が生じている場合であっても、切替弁38が開弁状態であるときには、閉弁状態であるときよりも水温THWxが早期に上昇する。ただし、サーモスタット26の開固着異常が生じている場合には、異常が生じていない場合と比較すると、切替弁38が開弁状態であるときと閉弁状態であるときとの双方において、水温THWxの上昇が鈍く、これに起因して、切替弁38が開弁状態であるときと閉弁状態であるときとの水温THWxの上昇速度の差が小さい。
FIG. 3 (b) shows a transition of the water temperature THWx when the switching
図2のS22の処理では、図3に示した性質に着目して、サーモスタット26の開固着異常の有無を判定する。なお、閾値Δthは、開固着異常が生じている場合の水温THWxの上昇速度の上記差の上限値に基づき設定される。 In the process of S22 of FIG. 2, paying attention to the property shown in FIG. Note that the threshold value Δth is set based on the upper limit value of the above difference in the rising speed of the water temperature THWx when the open fixing abnormality occurs.
CPU62は、閾値Δthよりも小さいと判定する場合(S22:YES)、サーモスタット26の開固着異常が生じていると判定する(S24)。そしてCPU62は、図1に示す警告灯70を操作してユーザに異常が生じている旨通知するとともに、不揮発性メモリ66に異常の内容を記憶する。
なおCPU62は、S24の処理が完了する場合や、S10,S22の処理において否定判定する場合には、図2に示す一連の処理を一旦終了する。
ここで本実施形態の作用を説明する。
When determining that the
When the process of S24 is completed or when a negative determination is made in the processes of S10 and S22, the
Here, the operation of the present embodiment will be described.
CPU62は、内燃機関10の始動後、水温THWeが所定温度Tth以下であることを条件に、メインウォータポンプ21の停止状態を維持する。このため、サーモスタット26が開固着異常を生じていたとしても、水温THWeの挙動からこれを検知することは困難である。
After the
図4に実線にて示す曲線fpnは、水温THWeが所定温度Tth以下であってもメインウォータポンプ21を駆動する比較例においてサーモスタット26に開固着異常が生じていない場合の水温THWeの上昇例を示す。また、2点鎖線にて示す曲線fpuは、水温THWeが所定温度Tth以下であってもメインウォータポンプ21を駆動する比較例においてサーモスタット26に開固着異常が生じている場合の水温THWeの上昇例を示す。なお時刻t1は、内燃機関10の始動タイミングである。図4に示すように、曲線fpnと曲線fpuとには明確な相違がある。これは、内燃機関10の暖機の進行に伴って水温THWeが上昇していく過程でサーモスタット26が開固着異常を生じている場合には、内燃機関10内を循環する冷却水がラジエータ24によって冷やされるため、水温THWeの上昇速度が顕著に鈍るためである。
A curve fpn indicated by a solid line in FIG. 4 shows an example of an increase in the water temperature THWe in the comparative example in which the
これに対し、水温THWeが所定温度Tth以下であることを条件にメインウォータポンプ21を停止させる本実施形態では、サーモスタット26の開固着異常を生じている場合と生じていない場合とで水温THWeの上昇速度の差が生じにくいため、水温THWeの上昇速度からサーモスタット26の開固着異常の有無を判定することが困難である。
On the other hand, in the present embodiment in which the
ここで、CPU62は、水温THWeが所定温度Tth以下であるときに、サブウォータポンプ36を駆動する。これにより、サーモスタット26の開固着異常が生じている場合には、外側通路22を介して内燃機関10にある程度の冷却水が逆流することとなるため、水温THWeや水温THWxの上昇速度が、サーモスタット26の正常時よりも低くなる。しかし、たとえば水温THWeの上昇速度のみから、開固着異常の有無を判定することには困難が伴う。これは、サーモスタット26の開固着異常の有無に起因した上昇速度の変動量がさほど大きくないため、他の要因との識別が困難であるからである。
Here, the
図5(a)は、サーモスタット26の正常時における本実施形態の水温THWxの上昇例を示している。詳しくは、実線にて、メインウォータポンプ21を常時停止している場合の水温THWxの上昇例を示し、一点鎖線にて、水温THWe,THWxの差が規定値以上となることにより一時的にメインウォータポンプ21を駆動する処理を投入した場合の水温THWxの上昇例を示す。また、図5(b)は、サーモスタット26の開固着異常時における本実施形態の水温THWxの上昇例を示している。詳しくは、実線にて、メインウォータポンプ21を常時停止している場合の水温THWxの上昇例を示し、一点鎖線にて、水温THWe,THWxの差が規定値以上となることにより一時的にメインウォータポンプ21を駆動する処理を投入した場合の水温THWxの上昇例を示す。
図5に示すように、サーモスタット26の開固着異常の有無による水温THWxの上昇速度の差は、他の要因による差との識別が困難である。
FIG. 5A shows an example of an increase in the water temperature THWx of the present embodiment when the
As shown in FIG. 5, it is difficult to distinguish the difference in the rising speed of the water temperature THWx depending on whether or not the
これに対し、本実施形態では、切替弁38の閉弁状態における上昇量ΔTcと開弁状態における上昇量ΔToとの差を用いることにより、サーモスタット26の開固着異常の有無の判定精度を高めることができる。
以上説明した本実施形態によれば、さらに以下に記載する効果が得られる。
On the other hand, in the present embodiment, by using the difference between the amount of increase ΔTc in the closed state of the switching
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1)水温THWeが所定温度Tth以下であっても、水温THWe,THWxの差が大きくなることによりメインウォータポンプ21を駆動した。この場合、切替弁38の状態を固定したまま水温THWeの上昇速度を計測したのみでは、サーモスタット26の開固着異常の有無の判定精度が低くなることから、切替弁38の閉弁状態における上昇量ΔTcと開弁状態における上昇量ΔToとの差を用いることのメリットが特に大きい。
<対応関係>
(1) Even when the water temperature THWe is equal to or lower than the predetermined temperature Tth, the
<Correspondence>
上記実施形態における事項と、上記「課題を解決するための手段」の欄に記載した事項との対応関係は、次の通りである。メインループ経路は、外側通路20、内側通路16,19および外側通路22によって構成されるループ経路と、外側通路20、内側通路16,17および外側通路30によって構成されるループ経路とに対応する。サブループ経路は、外側通路30,34によって構成される経路に対応する。第1経路は、外側通路20、内側通路16,19および外側通路22によって構成される経路に対応し、第2経路は、外側通路20、内側通路16,17および外側通路30によって形成される経路に対応する。停止処理は、図2のS10の処理の肯定判定のための条件となる処理であってCPU62によって実行される処理に対応し、判定処理は、S22の処理に対応する。
<その他の実施形態>
なお、上記実施形態の各事項の少なくとも1つを、以下のように変更してもよい。
The correspondence relationship between the items in the above embodiment and the items described in the column “Means for Solving the Problems” is as follows. The main loop path corresponds to a loop path constituted by the
<Other embodiments>
In addition, you may change at least 1 of each matter of the said embodiment as follows.
・上記構成では、上昇量ΔTc,ΔToを、水温THWxを用いて定量化したが、これに限らず、たとえば水温THWeを用いてもよい。この場合であっても、切替弁38の閉弁状態と開弁状態とのそれぞれにおける水温THWeの上昇速度の差にサーモスタット26の開固着異常の有無の影響が現れるなら、上昇速度の差を用いてサーモスタット26の開固着異常の有無を判定できる。
In the above configuration, the increase amounts ΔTc and ΔTo are quantified using the water temperature THWx. However, the present invention is not limited to this, and for example, the water temperature THWe may be used. Even in this case, if the effect of the presence or absence of abnormal sticking of the
・制御装置としては、CPU62とROM64とを備えて、ソフトウェア処理を実行するものに限らない。たとえば、上記実施形態においてソフトウェア処理されたものの少なくとも一部を、ハードウェア処理する専用のハードウェア回路(たとえばASIC等)を備えてもよい。
The control device is not limited to the one that includes the
10…内燃機関、12…シリンダブロック、14…シリンダヘッド、16,17,18,19…内側通路、20…外側通路、21…メインウォータポンプ、22…外側通路、24…ラジエータ、26…サーモスタット、30…外側通路、32…排熱回収器、34…外側通路、36…サブウォータポンプ、37…迂回経路、38…切替弁、39…ヒータ、40…外側通路、42…EGRクーラ、44…外側通路、46…EGRバルブ、48…スロットルボディ、60…制御装置、62…CPU、64…ROM、66…不揮発性メモリ、70…警告灯。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記メインループ経路は、前記内燃機関の外部においてラジエータおよびサーモスタットを通過する第1経路と、前記ラジエータおよび前記サーモスタットを迂回して且つ前記サブループ経路の一部を含む第2経路とに分岐しており、
前記サブループ経路には、前記ヒータを迂回して前記サブウォータポンプおよび前記排熱回収器を含むショートループ経路を閉ループとする迂回経路が設けられ、当該迂回経路には該迂回経路を開閉する切替弁が設けられ、
前記内燃機関の温度が所定温度以下であることを条件に、前記メインウォータポンプを停止させる停止処理と、
前記内燃機関の温度が前記所定温度以下であって前記サブウォータポンプが駆動状態であるときに、前記切替弁の閉弁状態における前記冷却水の温度の上昇速度と前記切替弁の開弁状態における前記冷却水の温度の上昇速度との差と閾値との大小比較に基づき、前記サーモスタットの開固着異常の有無を判定する判定処理と、を実行する冷却装置の制御装置。 A main loop path, which is a path of cooling water provided with a main water pump and penetrating the cylinder block and the cylinder head, and the cooling water provided with an exhaust heat recovery device, a heater and a sub-water pump outside the internal combustion engine Applied to a cooling device comprising a sub-loop path that is a path,
The main loop path branches into a first path that passes through the radiator and the thermostat outside the internal combustion engine, and a second path that bypasses the radiator and the thermostat and includes a part of the sub-loop path. ,
The sub-loop path is provided with a bypass path that bypasses the heater and closes a short loop path including the sub-water pump and the exhaust heat recovery device, and a switching valve that opens and closes the bypass path. Is provided,
Stop processing for stopping the main water pump on condition that the temperature of the internal combustion engine is equal to or lower than a predetermined temperature;
When the temperature of the internal combustion engine is equal to or lower than the predetermined temperature and the sub-water pump is in a driving state, the temperature rise rate of the cooling water in the closed state of the switching valve and in the opened state of the switching valve A control device for a cooling device that executes a determination process for determining whether or not the thermostat is open and stuck abnormally based on a comparison between a difference between the temperature increase rate of the cooling water and a threshold value.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109915249A (en) * | 2019-03-27 | 2019-06-21 | 东风汽车集团有限公司 | Car engine cooling system and its control method |
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2017
- 2017-02-23 JP JP2017032522A patent/JP2018135854A/en active Pending
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